Расходомеры могут быть изготовлены с различными типами соединений, такими как муфтовые, фланцевые и хомутовые, что делает их гибкими для использования в разных условиях. Более того, по специальному запросу клиента можно заказать расходомеры с уникальными или нестандартными соединениями, которые будут соответствовать специфичным требованиям по номинальной ширине и давлению.
Ротаметр. Определяем текущий расход воды и газа
Роторно-поршневой счетчик представляет собой специализированное устройство, предназначенное для быстрой и точной оценки расхода как газа, так и жидкости. Важно отметить, что в отличие от других расходомеров, используемых в аналогичных приложениях, роторно-поршневой счетчик отображает текущий расход, а не общий volume, что является критически важным для поддержания оптимальной производительности и эффективности различных устройств, которые взаимодействуют с измеряемой средой.
Классификация и принцип работы ротаметров
Различные ротаметры предназначены для работы с различными средами, и их классификация может быть осуществлена по следующим критериям:
- По плотности измеряемой среды. Существуют ротаметры, специально сконструированные для работы с газами, парами и жидкостями.
- По методу пересчета показателей, получаемых от первичного индикатора. Существуют ротаметры, использующие различные технологии, такие как электромагнитные, механические, ультразвуковые, тепловые и лазерные системы для пересчета.
- По материалу изготовления корпуса. Ротаметры могут быть выполнены из стекла, пластика или стали, с приоритетным использованием стеклянных моделей для лабораторных исследований.
- По наличию либо отсутствию блока, ответственного за усиление первичного сигнала.
Принцип функционирования ротаметров является единым для всех схожих устройств. Они используют коническую трубу, которая располагается вертикально, внутри которой находится поплавок, действующий как основной индикатор скорости потока измеряемой среды. Жидкость или газ поступает в трубку снизу, поднимая поплавок на определённую высоту в зависимости от давления, которому он подвергается. Когда сила давления достигает состояния равновесия с силой тяжести, поплавок фиксируется на определённой высоте, что и становится показателем расхода.
Каждый прибор обычно оснащается шкалой, которая калибруется на заводе с учетом плотности измеряемой среды для точного количественного определения расхода. Поэтому универсальных расходомеров не существует; более того, для каждого типа устройства установлены определённые ограничения, касающиеся пределов температуры окружающей среды, влажности и давления воздуха. Например, водяные расходомеры подойдут для калибровки на основе воды, в то время как газовые расходомеры калибруются по воздуху при так называемых нормальных условиях (температура 21ºC и давление 760 мм рт. ст.). Импортные расходомеры, как правило, калибруются в соответствии со спецификациями заказчика, что устраняет необходимость в дополнительных настройках.
Одной из ведущих характеристик любого расходомера является диапазон измерения, который определяется массой поплавка, его формой и соотношением геометрических размеров конической трубы.
На рынке существуют известные производители ротаметров, такие как немецкая компания Krohne и голландская компания Bronkhorst BV, а также отечественные бренды, например, НПО «Спектр», производящее ротаметры типов РМ, РМА, РПО и других, и ГК «ЭМИС», выпускающая линейку мета-ротаметров ЭМИС.
Ротаметры для газов
Данные устройства в основном предназначены для использования в системах газовой сварки или газовой резки, где работают редукторы для углекислого газа, а в некоторых случаях используются аргоновые редукторы для аргона.
Когда давление газа превышает 6 МПа, корпус расходомера газа изготавливается только из металла, что является обязательным требованием для предотвращения возможных утечек. Корпус расходомера включает в свой состав электромагнитные компоненты и следующие элементы:
- поплавок;
- магнит;
- шайба из ферромагнитного материала, предназначенная для исключения возможных искажений в показаниях;
- стрелочный измеритель;
- указатель-преобразователь.
Формат отображения информации зависит от предполагаемого использования расходомера. Если устройство интегрировано в автоматическую систему, измеренные значения будут представлены на цифровом дисплее. В рамках сварочных процессов достаточно визуального считывания расхода по шкале, которая может быть прямой, угловой или дугообразной. Шкала должна быть защищена, желательно, прозрачным пластиковым или ударопрочным стеклом для повышения долговечности.
Материал поплавка определяется областью применения устройства. Например, в условиях воздействия сильных электромагнитных полей предпочтительно использование поплавков из низкопористой, высокопрочной керамики; в иных случаях допустимо применять расходомеры газа с поплавками из нержавеющей стали.
К ключевым преимуществам расходомеров газа с электромагнитным усилением сигнала можно отнести минимальные потери давления, отсутствие трения между элементами, колоссальную точность измерений и компактность конструкции.
Что такое ротаметр
Ротаметр представляет собой специализированный прибор для измерения объемного расхода жидкости или газа, который использует принцип переменного сечения.
На представленной схеме демонстрируется основные элементы конструкции ротаметра.
Поплавок находится внутри конической трубки, в которую поступает жидкость или газ и заполняет зазор, образованный между трубкой и поплавком.
Чем меньше зазор, тем больше потери и, соответственно, увеличивается перепад давления. Поплавок достигает состояния равновесия, когда вес поплавка уравновешен давлением, действующим на его нижнюю часть.
Для иллюстрации, давайте составим уравнение, описывающее силы, действующие на поплавок:
С увеличением расхода воздуха происходит расширение зазора, что заставляет поплавок подниматься вверх. В ходе этого перемещения перепад давления уменьшается, и поплавок останавливается в равновесии, когда вновь уравновесится сила тяжести с силой давления.
Внутри конической трубки присутствует шкала, предназначенная для измерения скорости потока. Положение поплавка относительно этой шкалы указывает на расход жидкости или газа.
Проектирование поплавка должно учитывать необходимость его стабильного положения в конической трубке во время протекания газа или жидкости.
Точность измерения расхода с применением ротаметра может достигать 1-2% от установленной величины.
Пружинный ротаметр
В ситуациях, когда требуется горизонтальная установка устройства, необходимо использовать пружинный ротаметр, так как традиционные ротаметры могут быть установлены исключительно в вертикальном положении.
В пружинном ротаметре сила давления уравновешивается силой, оказываемой на пружину.
Когда расход увеличивается, увеличивается нагрузка, и поплавок перемещается вправо, сжимая пружину, до тех пор, пока не будет достигнуто состояние равновесия.
| Уменьшить расход | Увеличить расход |
Достоинства ротаметров
- Простота конструкции, что обеспечивает лёгкость в использовании и ремонте;
- Доступная стоимость, что делает их экономически выгодными;
- Высокая надёжность и долговечность при правильной эксплуатации;
- Способность измерять расход агрессивных и коррозионных сред без ущерба для устройства.
Недостатки ротаметров
- Необходимость вертикального расположения для стандартных моделей (за исключением пружинных ротаметров);
- Сложность в оцифровке и обработке сигнала, что может затруднить интеграцию в автоматизированные системы;
- Высота подъёма поплавка-индикатора изменяется в зависимости от плотности, а также в общем случае вязкости протекающего вещества;
- Обычно показания ротаметра считываются визуально оператором, что усложняет использование в автоматизированных системах, хотя зарубежные компании занимаются разработкой электронных ротаметров, которые обладают более высокой стоимостью.
Ротаметры со стеклянной или пластиковой колбой
Подобные устройства часто используются при низких давлениях и температурах. Расходомеры со стеклянной колбой особенно эффективны для измерения кислотных и щелочных (коррозионных) жидкостей, так как стекло устойчиво к воздействию этих веществ и не теряет своих свойств при контакте с ними. Ключевыми компонентами этих расходомеров являются ясная коническая колба, изготовленная либо из стекла, либо из пластика, и поплавок. Для accurate измерения положение поплавка должно быть видно, что делает использование таких расходомеров ограниченным только относительно прозрачными средами, протекающими по трубопроводу.
Магнитные ротаметры (с металлическим корпусом)
Эти устройства находят широкое применение в ситуациях, где использование стеклянных или пластиковых колб считается непрактичным. Например, они идеально подходят для измерения расхода темных жидкостей, таких как чернильные пасты или красители, где содержание взвешенных частиц может скрывать показатели поплавка. Кроме того, ротаметры с металлическими корпусами эффективно функционируют в условиях высокого давления и температур благодаря своей устойчивости по сравнению со стеклянными или пластиковыми моделями.
Принцип работы магнитного ротаметра аналогичен устройствам со стеклянными или пластиковыми поплавками, но они дополнительно оборудованы системой, обеспечивающей измерение высоты поплавка.
Расходомеры для жидкостей, газов и паров представляют собой специализированные устройства, используемые для измерения расхода различных сред в промышленных установках. Они могут использоваться в таких процессах, как контроль за расходом агрессивных жидкостей или паров, где необходимо следить за состоянием и точностью.
Помимо ротаметров, необходимо упомянуть и другие виды расходомеров. Например, принцип работы кориолисового расходомера основан на эффекте сдвига фазы, что позволяет осуществлять точное измерение среды, которая протекает через трубу в данный момент времени. Также интересны дисковые расходомеры, которые обладают конструкцией с крыльчаткой, ореховым диском или «коническим вращающимся» диском, что также позволяет им эффективно измерять расход. Крыльчатые расходомеры используют круглые лопасти крыльчатки для этой цели. В то же время, вихревые расходомеры, не имея подшипников, способны измерять расход сред с твердыми частицами в состоянии взвеси.
